Tracking Highly Similar Rat Instances under Heavy Occlusions: An Unsupervised Deep Generative Pipeline

Gelencsér-Horváth, Anna ✉ [Gelencsér-Horváth, Anna (informatika), szerző] Információs Technológiai és Bionikai Kar (PPKE); Kopácsi, László [Kopácsi, László (Mély neurális hál...), szerző] PhD Informatika Doktori Iskola (ELTE / IK); Mesterséges Intelligencia Tanszék (ELTE / IK); Varga, Viktor [Varga, Viktor (Informatika), szerző] PhD Informatika Doktori Iskola (ELTE / IK); Mesterséges Intelligencia Tanszék (ELTE / IK); Keller, Dávid [Keller, Dávid (Idegtudomány), szerző] Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet (SE / AOK / I); Dobolyi, Árpád [Dobolyi, Árpád (Idegtudomány), szerző] Élettani és Neurobiológiai Tanszék (ELTE / TTK / Bio_I); MTA-ELTE Molekuláris és Rendszer Neurobiológiai... (ELTE / TTK / Bio_I); Karacs, Kristóf [Karacs, Kristóf (Intelligens rends...), szerző] Információs Technológiai és Bionikai Kar (PPKE); Lőrincz, András [Lőrincz, András (Molekulafizika), szerző] Mesterséges Intelligencia Tanszék (ELTE / IK)

Angol nyelvű Szakcikk (Folyóiratcikk) Tudományos
Megjelent: JOURNAL OF IMAGING 2313-433X 2313-433X 8 (4) Paper: 109 , 20 p. 2022
  • SJR Scopus - Computer Graphics and Computer-Aided Design: Q2
Azonosítók
Támogatások:
  • (NRDI Fund) Támogató: Innovációs és Technológiai Minisztérium
  • ELTE Institutional Excellence Program(TKP2020-IKA-05) Támogató: Emberi Erőforrások Minisztériuma
  • Thematic Excellence Programme (2020-4.1.1.-TKP2020)(NKFIH-1277-2/2020) Támogató: Innovációs és Technológiai Minisztérium
  • TKP2020-NKA-06(Thematic Excellence Programme TKP2020-NKA-06 (National Challenges Subprogramme)) Támogató: NKFI
Szakterületek:
  • Gépi tanulás, statisztikus adatfeldolgozás, jelfeldolgozáson alapuló alkalmazások (pl. beszéd, kép, videó)
  • Mesterséges intelligencia, intelligens rendszerek, multi-ágens rendszerek
  • Neurális képalkotás és neurális számítástudomány
Identity tracking and instance segmentation are crucial in several areas of biological research. Behavior analysis of individuals in groups of similar animals is a task that emerges frequently in agriculture or pharmaceutical studies, among others. Automated annotation of many hours of surveillance videos can facilitate a large number of biological studies/experiments, which otherwise would not be feasible. Solutions based on machine learning generally perform well in tracking and instance segmentation; however, in the case of identical, unmarked instances (e.g., white rats or mice), even state-of-the-art approaches can frequently fail. We propose a pipeline of deep generative models for identity tracking and instance segmentation of highly similar instances, which, in contrast to most region-based approaches, exploits edge information and consequently helps to resolve ambiguity in heavily occluded cases. Our method is trained by synthetic data generation techniques, not requiring prior human annotation. We show that our approach greatly outperforms other state-of-the-art unsupervised methods in identity tracking and instance segmentation of unmarked rats in real-world laboratory video recordings.
Hivatkozás stílusok: IEEEACMAPAChicagoHarvardCSLMásolásNyomtatás
2025-03-30 01:43